Nhắc đến cảm biến, ta thường nghĩ ngay đến những thiết bị điện tử thông minh có khả năng cảm nhận và đo lường các đại lượng vật lý như ánh sáng, âm thanh, áp suất,... Tuy nhiên, ít ai biết rằng còn tồn tại một loại cảm biến có thể đo lường được nhiệt độ, đó là cảm biến nhiệt bán dẫn. Vậy cảm biến nhiệt bán dẫn hoạt động như thế nào? Nó có những ưu điểm và nhược điểm gì so với các loại cảm biến nhiệt khác? Bài viết này Đình Hải sẽ đi sâu tìm hiểu về loại cảm biến này để giúp bạn có cái nhìn rõ nét hơn về ứng dụng và vai trò của nó trong đời sống.

Cảm biến nhiệt độ bán dẫn là gì? 

Cảm biến nhiệt độ bán dẫn, còn được gọi là thermistor, hoạt động dựa trên sự thay đổi điện trở của vật liệu bán dẫn khi nhiệt độ biến đổi. Thermistor có một số ưu điểm như chi phí chế tạo thấp, độ chính xác cao và thời gian phản hồi nhanh. Tuy nhiên, chúng cũng có nhược điểm là độ bền thấp hơn các loại cảm biến khác và dễ bị ảnh hưởng bởi tạp chất trong môi trường.

Nguyên lý hoạt động của thermistor dựa trên việc thay đổi điện trở của vật liệu bán dẫn khi nhiệt độ thay đổi. Khi nhiệt độ tăng lên, điện trở của thermistor sẽ giảm, và ngược lại. Điều này cho phép chúng ta đo nhiệt độ bằng cách đo điện trở của thiết bị.

Công dụng của cảm biến nhiệt bán dẫn

• Cảm biến nhiệt bán dẫn có nhiều công dụng khác nhau, bao gồm:

• Đo lường nhiệt độ trong các thiết bị điện tử gia dụng như máy điều hòa nhiệt độ, tủ lạnh, máy giặt,...

• Đo lường nhiệt độ trong các thiết bị y tế như máy đo thân nhiệt, máy thở,...

• Đo lường nhiệt độ trong các thiết bị công nghiệp như lò nướng, lò nung, máy móc gia công,...

• Kiểm soát nhiệt độ trong các hệ thống sưởi ấm và làm mát.

• Bù trừ nhiệt độ cho các thiết bị điện tử nhạy cảm với nhiệt độ.

>>> Xem thêm: Cảm biến áp suất dạng màng là gì? Cấu tạo và nguyên lý hoạt động 
​​​​​​

Ưu nhược điểm của cảm biến nhiệt bán dẫn

Ưu điểm

• So với các loại cảm biến nhiệt độ khác như cảm biến nhiệt điện (thermocouple) hay cảm biến nhiệt độ điện trở (RTD), cảm biến nhiệt bán dẫn có giá thành rẻ hơn nhiều.

• Cảm biến nhiệt bán dẫn có cấu tạo đơn giản, dễ dàng chế tạo với các vật liệu readily available.

• Cảm biến nhiệt bán dẫn có độ nhạy cao, có thể đo được những thay đổi nhỏ về nhiệt độ.

• Cảm biến nhiệt bán dẫn có khả năng chống nhiễu tốt, ít bị ảnh hưởng bởi các yếu tố môi trường bên ngoài.

• Mạch xử lý tín hiệu từ cảm biến nhiệt bán dẫn tương đối đơn giản, dễ dàng tích hợp vào các thiết bị điện tử.

Nhược điểm

• Độ chính xác của cảm biến nhiệt bán dẫn không cao bằng cảm biến nhiệt điện hay cảm biến nhiệt độ điện trở.

• Cảm biến nhiệt bán dẫn có giới hạn nhiệt độ hoạt động, nếu vượt quá giới hạn này có thể dẫn đến sai số hoặc hỏng cảm biến.

Ứng dụng của cảm biến nhiệt bán dẫn

Cảm biến nhiệt bán dẫn được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau như:

• Điện tử tiêu dùng: Máy điều hòa không khí, tủ lạnh, máy giặt, máy sấy tóc, ...

• Công nghiệp: Hệ thống điều khiển nhiệt độ trong lò nướng, nồi hơi, máy móc thiết bị, ...

• Y tế: Thiết bị đo thân nhiệt, máy thở, ...

• Ô tô: Hệ thống làm mát động cơ, hệ thống điều hòa không khí, ...
• Nông nghiệp: Hệ thống tưới tiêu tự động, hệ thống điều khiển nhiệt độ trong nhà kính, …​​​​​​​

Một số lưu ý khi sử dụng cảm biến nhiệt bán dẫn

• Chọn loại cảm biến nhiệt bán dẫn phù hợp với ứng dụng: Có hai loại cảm biến nhiệt bán dẫn chính là NTC (điện trở giảm khi nhiệt độ tăng) và PTC (điện trở tăng khi nhiệt độ tăng). Loại cảm biến phù hợp sẽ phụ thuộc vào yêu cầu cụ thể của ứng dụng.

• Xác định phạm vi nhiệt độ hoạt động: Mỗi loại cảm biến nhiệt bán dẫn đều có phạm vi nhiệt độ hoạt động riêng. Cần chọn loại cảm biến có phạm vi nhiệt độ hoạt động phù hợp với ứng dụng.

• Chú ý đến độ chính xác: Độ chính xác của cảm biến nhiệt bán dẫn có thể dao động từ ±1% đến ±5%. Cần chọn loại cảm biến có độ chính xác phù hợp với yêu cầu của ứng dụng.

• Bảo vệ cảm biến khỏi các yếu tố môi trường: Cảm biến nhiệt bán dẫn có thể bị ảnh hưởng bởi các yếu tố môi trường như độ ẩm, bụi bẩn và hóa chất. Cần bảo vệ cảm biến khỏi các yếu tố này để đảm bảo độ chính xác và độ bền của cảm biến.

Cảm biến nhiệt bán dẫn là một thiết bị điện tử quan trọng với nhiều ứng dụng khác nhau. Hiểu rõ về khái niệm, công dụng, nguyên lý hoạt động, lưu ý khi mua và sử dụng, vai trò của cảm biến nhiệt bán dẫn sẽ giúp bạn lựa chọn và sử dụng thiết bị này một cách hiệu quả nhất.